جسمی که تحت تأثیر ربایش گرانشی زمین سقوط میکند آشناترین مثال برای حرکت با شتاب (تقریباً) ثابت است. چنین حرکتی از زمانهای کهن توجه فیلسوفان و دانشمندان را به خود معطوف داشته است. ارسطو در سدهی چهارم پیش از میلاد مسیح (به اشتباه) فکر میکرد که جسمهای سنگین به تناسب وزنشان سریعتر از جسمهای سبک سقوط میکنند. نوزده قرن بعد گالیله استدلال کرد که جسم باید با شتابی به طرف پایین که ثابت و مستقل از وزن آن است سقوط کند.
آزمایش نشان میدهد که اگر بتوان اثرهای هوا را نادیده گرفت گالیله درست میگوید ؛ همهی جسمها در یک مکان خاص بدون توجه به اندازه یا وزن آنها ، با شتاب به طرف پایین یکسانی سقوط میکنند. اگر علاوه بر این مسافت سقوط در مقایسه با شعاع زمین کوچک باشد و اگر اثرهای کوچک ناشی از چرخش زمین را نادیده بگیریم ، این شتاب ثابت است. حرکت آرمانیای که با این فرضها نتیجه میشود ، با آن که علاوه بر سقوط شامل بالا رفتن نیز میشود ، سقوط آزاد خوانده میشود.
شکل زیر عکسی است از یک توپ در حال سقوط که با یک چشمهی نور استروبوسکوپی ، که رشتهای از درخشهای شدید کوتاه تولید میکند برداشته شده است. با وقوع هر درخش ، تصویری از توپ در آن لحظه روی عکس ثبت میشود. بازههای زمانی بین درخشها با هم مساویاند ، در نتیجه سرعت متوسط توپ بین درخشهای پیاپی با فاصلهی بین تصویرهای متناظر متناسب است. فاصلهی رو به افزایش بین تصویرها نشان میدهد که سرعت پیوسته در حال تغییر است ؛ یعنی توپ به طرف پایین شتاب میگیرد. اندازهگیری دقیق نشان میدهد که تغییر سرعت در هر بازه یکسان بوده و در نتیجه شتاب سقوط آزاد ثابت است.
شتاب ثابت جسمی که در حال سقوط آزاد است شتاب ناشی از گرانش نامیده میشود و بزرگی آن را با حرف g نمایش میدهیم. مقدار دقیق با مکان تغییر میکند ، از این رو اغلب مقدار g در سطح زمین را تنها با دو رقم بامعنا میدهیم. با توجه به آن که g یک کمیت برداری است ، همواره عددی مثبت است.
امتیاز: 0.00
وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامهريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران رشد
ارسال ها: 2228
شما باید یک عنوان و متن وارد کنید!